CN111047210A - 一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法,首先制备不同热老化和电老化程度的绝缘油试样,再通过色谱分析获得特征气体含量,然后通过待评估绝缘油与绝缘油试样的关联度对绝缘油老化状态进行评估。本发明还提供了绝缘油老化试验平台,试验箱底部设置有加热板,内部还设置有板形电极,板形电极的上方还设置有针形电极;板形电极和针形电极均位于绝缘油内;板形电极、针形电极分别连接到高压发生装置,高压发生装置还连接到局部放电控制系统;温度传感器和加热板连接到温度控制系统。评估方法可以对牵引变压器绝缘油热老化状态、电老化状态做出更准确的评估,试验平台能够得到不同热老化、电老化状态下的绝缘油试样。
Description
技术领域
本发明属于变压器绝缘状态评估领域,具体涉及一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法。
背景技术
绝缘油作为许多油浸式高压电力设备的绝缘介质,起到绝缘、散热、消弧等作用。牵引变压器绝缘油在长期运行过程中受到热、电等物理化学因素作用下不断老化,绝缘油老化将使油的运动粘度、酸值及介损耗等性能发生变化,影响电力设备的正常运行。变压器油的老化是一个复杂的物理、化学变化过程,主要分为热氧老化和电气老化两种。目前主要通过油中酸值、介质损耗因数对绝缘油老化状态进行评判,但现有技术主要是依据经验值进行判断,准确性差。油色谱法被普遍认为是绝缘油老化诊断的有效方法之一,但目前分析方法不能有效利用油色谱气体数据信息对绝缘油老化状态进行准确评估,因此亟需一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法。
发明内容
为了能够有效地评估变压器绝缘油老化状态,本发明提供了一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法。
实现本发明目的的技术方案如下:
一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法,包括:
第一步:制备n种不同热老化以及电老化程度绝缘油试样;
第二步:对n种不同热老化以及电老化程度绝缘油试样进行油色谱分析,得到每一种试样中m种气体的含量;所述m种气体为CH4、C2H2、C2H4、C2H6、H2、CO气体;
第三步:计算灰色关联系数,包括
3.1构造绝缘油试样的评价矩阵A,
A中的元素aij为第i种试样的第j种气体的含量,i=1,2·····n,j=1,2·····m;
3.2对评价矩阵A归一化处理得到归一化评价矩阵B,
归一化评价矩阵B中的元素bij如下:
3.3对待评估绝缘油进行油色谱分析,得到m种气体的含量,将待评估绝缘油的第j种气体含量向量记为b0j;
3.4计算灰色关联系数cij:
式中,ρ为分辨系数;
第四步:绝缘油老化状态评估,包括
4.1计算绝缘油试样中m种气体的权重,包括
对评价矩阵A无量纲处理:
评价矩阵A的第i种试样第j种气体的信息熵eij为:
第i种试样第j种气体权重βij为:
4.2计算关联度c0i:
式中,c0i表示待评估绝缘油与第i种绝缘油试样的关联度;
4.3选取关联度最大的绝缘油试样,以其热老化状态和电老化状态作为待评估绝缘油的老化状态。
本发明还提供了一种牵引变压器绝缘油老化试验平台,包括试验箱,试验箱底部设置有加热板;试验箱内部还设置有由绝缘支架支撑的板形电极,板形电极的上方还设置有针形电极;板形电极和针形电极均位于绝缘油内;板形电极连接到高压发生装置的地接线端,针形电极通过高压套管连接到高压发生装置的高压输出端;高压发生装置还连接到局部放电控制系统;还包括用于测量绝缘油温度的第一温度传感器和第二温度传感器;第一温度传感器、第二温度传感器和加热板均连接到温度控制系统。
本发明的有益效果在于,
(1)老化状态评估方法有效利用了绝缘油色谱分析得到的特征气体含量信息,考虑了不同气体在老化状态评估中所占权重不同并利用灰色关联分析法,可以对变压器绝缘油热老化状态、电老化状态做出更准确的评估。
(2)评估方法可以用于日常运行维护当中,以提高绝缘油状态监测能力,保证变压器安全、稳定运行。评估方法还对其他油浸式设备绝缘油老化评估具有借鉴意义。
(3)试验平台能够得到不同热老化、电老化状态下的绝缘油试样。
附图说明
图1是牵引变压器绝缘油老化状态评估方法的流程图。
图2是牵引变压器绝缘油老化试验平台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
第一步:搭建牵引变压器绝缘油老化试验平台
牵引变压器绝缘油老化试验平台,主要由试验箱1、温度控制系统2、第一温度传感器3a、第二温度传感器3b、加热板4、局部放电控制系统5、针形电极6、高压套管7、终端机8、绝缘油、高压发生装置10、绝缘支架11和板形电极12组成,试验箱1底部装设加热板4,高压发生装置10高压输出端子通过高压套管7连接到针形电极6,高压发生装置10地接线柱接到板形电极12,第一温度传感器3a、第二温度传感器3b分别贴到试验箱1侧壁距离底面四分之一高度的位置,绝缘支架11支撑板形电极12,将绝缘油倒入试验箱1,直到绝缘油9液面高度高于针形电极6高度,第一温度传感器3a、第二温度传感器3b实时测量试验箱1内绝缘油温度,将实时温度传送给温度控制系统2并上传到终端机8,终端机8控制温度控制系统2调节试验箱1内绝缘油温度保持在恒定温度,局部放电控制系统5控制高压发生装置10保持绝缘油一直处于局部放电状态,终端机8记录所加电压大小和时间。
第二步:不同热老化以及电老化程度绝缘油试样制备
设定试验箱1内温度T0为130℃,开启温度控制系统2,当第一温度传感器3a、第二温度传感器3b的温度达到T0时,开启局部放电控制系统5、终端机8,设定高压发生装置10电压大小为绝缘油持续局部放电的最低电压U,此电压和绝缘油老化状态有关,热老化时间t0取值分别为0天、3天、6天、9天、12天、15天、18天、21天,共8种,电老化时间t1取值为0天、2天、4天、6天、8天、10天、12天、14天,共8种,将热老化时间t0和电老化时间t1交叉组合,共得到64组不同老化程度绝缘油试样,通过温度控制系统2和局部放电控制系统5将热老化温度、热老化时间、电老化电压、电老化时间传送至终端机8并保存。
第三步:建立不同老化程度绝缘油的气体含量数据库
对制备的不同电老化以及热老化程度绝缘油取油样和油色谱分析,得到油中CH4、C2H2、C2H4、C2H6、H2、CO六种气体含量,将六种气体含量数据和对应电老化电压、时间和热老化温度、时间存入终端机8中。
第四步:灰色关联系数计算
根据第三步获得的6种气体含量构造绝缘油评价矩阵A,A的行代表第二步中所述的64种不同老化情况,A的列分别代表CH4、C2H2、C2H4、C2H6、H2、CO六种气体,矩阵A中元素的值为对应气体含量:
其中n值为64,m值为6;
对评价矩阵A归一化处理得到归一化评价矩阵B:
式中,bij为归一化后评价矩阵B中元素,计算方法为:
式中,i=1,2·····n,j=1,2·····m,其中n值为64,m值为6;
计算关联系数cij:
式中,b0j为待评估绝缘油六种气体含量向量,通过油色谱分析得到;ρ为分辨系数,值在0~1之间。
第五步:绝缘油老化状态评估
绝缘油中六种不同气体的权重计算:
对评价矩阵A无量纲处理:
评价矩阵的第i行、第j种气体的信息熵eij为:
第i行、第j种气体权重βij为:
根据第四步中关联系数cij和气体权重βij计算关联度c0i:
式中,c0i表示待评估绝缘油与归一化评价矩阵B第i行所代表的的绝缘油之间的关联度。
根据得到的待评估绝缘油与64种不同老化状态绝缘油的关联度大小,选取关联度最大的老化状态作为待评估绝缘油的老化状态。
Claims (2)
1.一种牵引变压器绝缘油老化状态评估方法,其特征在于,包括:
第一步:制备n种不同热老化以及电老化程度绝缘油试样;
第二步:对n种不同热老化以及电老化程度绝缘油试样进行油色谱分析,得到每一种试样中m种气体的含量;所述m种气体为CH4、C2H2、C2H4、C2H6、H2、CO气体;
第三步:计算灰色关联系数,包括
3.1构造绝缘油试样的评价矩阵A,
A中的元素aij为第i种试样的第j种气体的含量,i=1,2·····n,j=1,2·····m;
3.2对评价矩阵A归一化处理得到归一化评价矩阵B,
归一化评价矩阵B中的元素bij如下:
3.3对待评估绝缘油进行油色谱分析,得到m种气体的含量,将待评估绝缘油的第j种气体含量向量记为b0j;
3.4计算灰色关联系数cij:
式中,ρ为分辨系数;
第四步:绝缘油老化状态评估,包括
4.1计算绝缘油试样中m种气体的权重,包括
对评价矩阵A无量纲处理:
评价矩阵A的第i种试样第j种气体的信息熵eij为:
第i种试样第j种气体权重βij为:
4.2计算关联度c0i:
式中,c0i表示待评估绝缘油与第i种绝缘油试样的关联度;
4.3选取关联度最大的绝缘油试样,以其热老化状态和电老化状态作为待评估绝缘油的老化状态。
2.一种牵引变压器绝缘油老化试验平台,其特征在于,包括试验箱(1),试验箱(1)底部设置有加热板(4);试验箱(1)内部还设置有由绝缘支架(11)支撑的板形电极(12),板形电极(12)的上方还设置有针形电极(6);板形电极(12)和针形电极(6)均位于绝缘油(9)内;板形电极(12)连接到高压发生装置(10)的地接线端,针形电极(6)通过高压套管(7)连接到高压发生装置(10)的高压输出端;高压发生装置(10)还连接到局部放电控制系统(5);还包括用于测量绝缘油(9)温度的第一温度传感器(3a)和第二温度传感器(3b);第一温度传感器(3a)、第二温度传感器(3b)和加热板(4)均连接到温度控制系统(2)。
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